بهینه سازی هندسه دهانه ورودی S-شکل باهدف کاهش افت فشار کل و بهبود یکنواختی جریان

Abstract

دهانه ورودی به بخشی از هواپیما گفته می‌شود که وظیفه تأمین هوای موتور به‌صورت یکنواخت و با حداقل افت فشار کل را عهده‌دار است. امروزه با توجه به کاربردهای فراوان دهانه‌های ورودی S-شکل، بهینه‌سازی این دهانه‌ها موردتوجه قرار گرفته است. این مسئله ازآن‌جهت اهمیت دارد که توزیع یکنواخت جریان در ورودی کمپرسور، تأثیر مستقیم بر عملکرد موتور داشته و عدم یکنواختی جریان در ورودی احتمال سرج کمپرسور را افزایش می‌دهد. از طرف دیگر جدایش در طول دهانه جریان موجب کاهش بازیابی فشار و در نتیجه کاهش نیروی پیشرانش موتور می‌شود. در این مقاله یک مجرای S-شکل باهدف کاهش افت فشار کل و کاهش اعوجاج جریان بهینه‌سازی شده است. به‌منظور بهینه‌سازی، الگوریتم ژنتیک و شبکه عصبی کوپل شده‌اند تا اهداف موردنظر در کوتاه‌ترین زمان ممکن حاصل شوند. در این مقاله دو بهینه‌سازی با شرایط مختلف انجام شده است. در بهینه‌سازی اول، با تغییر مختصات خط مرکزی و نسبت مساحت مقاطع، هندسه‌های جدید تولیدشده است. تجزیه‌وتحلیل انجام شده در بهینه‌سازی اول موجب بهبود %5/32 ضریب بازیابی فشار و کاهش %8/35 اعوجاج شده است. در بهینه‌سازی دوم علاوه بر مختصات خط مرکزی و نسبت مساحت مقاطع، طول دهانه نیز کاهش یافته است. کاهش طول دهانه از طرفی موجب کاهش وزن وسیله پرنده شده و از طرف دیگر فضای مفید داخل بدنه را افزایش می‌یابد. این بهینه‌سازی بهبود %96/35 ضریب بازیابی فشار، کاهش %4/39 اعوجاج و کاهش %25 طول دهانه را به همراه داشته است. دلیل اصلی این میزان بهبود، کاهش اصطکاک دیواره‌ها ناشی از کاهش طول مجرا می‌باشد.